Введение к работе
Актуальность работы. Основной задачей технологии металлообрабатывающего производства является изготовление высококачественных деталей с наименьшими трудозатратами, с наибольшей производительностью и с максимальным коэффициентом использования металла (КИМ). Успешное решение поставленных задач возможно на основе внедрения прогрессивных технологических процессов. Технологический процесс холодного радиального обжатия соответствует решению этих задач. Сочетание точного формообразования с получением качественной поверхности делают этот процесс привлекательным и современным.
Одним из перспективных направлений снижения себестоимости производства цилиндров скважинных насосов является разработка технология изготовления двухслойных (лейнированных) цилиндров, в которых материал оболочки конструкционная сталь типа сталь 20, а материал лейнера легированная сталь типа 38Х2МЮА. Причем толщина лейнера много меньше толщины оболочки.
Цель работы. Повышение качества цилиндров скважинных насосов за счет разработки новой высокоэффективной технологии их изготовления холодным радиальным обжатием, обеспечивающим получение однослойных и двухслойных поковок с требуемыми параметрами по прямолинейности, точности диаметральных размеров и их стабильности при последующей обработке, хранении и эксплуатации.
Задачи исследований.
-
Исследование напряженно-деформированного состояния при радиальном обжатии однослойных и двухслойных заготовок.
-
Разработка математической модели образования непрямолинейности в процессе радиального обжатия.
-
Разработка методики аналитического определения величины остаточных напряжений, возникающих в процессе радиального обжатия и способа управления этой величиной.
-
Экспериментальные исследования процесса радиального обжатия.
-
Разработка рекомендаций по совершенствованию технологии радиального обжатия, обеспечивающих повышение качества поковок.
6. Разработка программного продукта позволяющего оперативно решать
задачи по выбору типоразмеров исходных заготовок, по расчету величины допол
нительного упруго-пластического деформирования для получения качественных
поковок.
Методы исследований:
1. При теоретическом анализе напряженно-деформированного состояния однослойной и двухслойной заготовок использовался метод приближенного решения уравнений равновесий и условия пластичности;
|
~Р0С НАЦИОНАЛЬНАЯj БИБЛИОТЕКА [
2. При расчете остаточных напряжений использовался метод приближенного
решения уравнений теории упруго-пластических деформаций;
3. При экспериментальных исследованиях использовались современные
средства измерений и измерительная аппаратура. Результаты экспериментов обра
батывались методами математической статистики.
На защиту выносятся.
1. Методика расчета совместного пластического деформирования двухслойных заготовок при радиальном обжатии.
-
Модель образования непрямолинейности при радиальном обжатии труб.
-
Способ уменьшения остаточных напряжений в поковке за счет дополнительного упруго-пластического деформирования.
Научная новизна.
-
Решена задача о совместном пластическом деформировании двухслойных заготовок в процессе радиального обжатия.
-
Предложена модель образования непрямолинейности поковок при радиальном обжатии.
-
Разработана методика определения остаточных напряжений при холодном радиальном обжатии.
-
Предложен способ уменьшения величины остаточных напряжений в поковке за счет дополнительного упруго-пластического деформирования поверхности внутреннего канала в процессе радиального обжатия и устройство для его осуществления.
Практическая значимость.
-
Разработана технология холодного радиального обжатия однослойных и двухслойных труб с заданным отклонением от прямолинейности, качеством поверхности, точностью и стабильностью размеров при дальнейшей обработке, хранении и эксплуатации.
-
Получены выражения, позволяющие найти максимально допустимую величину исходной разностенности заготовки, которая обеспечивает получение трубы - поковки с заданными отклонениями от прямолинейности.
-
Разработан эффективный метод управления остаточными напряжениями в процессе холодного радиального обжатия длинномерных труб.
-
Даны практические рекомендации по снижению брака при изготовлении цилиндров штанговых насосов методом холодного радиального обжатия.
Реализация результатов.
Результаты диссертационной работы внедрены в производство на предприятии ЗАО «ЭЛКАМ-нефтемаш» г. Пермь и использованы при изготовлении цилиндров штанговых насосов методом холодного радиального обжатия.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических советах Пермского научно-исследовательского технологического ин-
статута, института ПермНИПИнефть и предприятия ОАО «УралЛУКтрубмаш» г.Челябинск, на Всероссийской конференции «Трубы России - 2004» г. Екатеринбург, на Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ)-2004, г. Волгоград, Россия.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 статьи в центральных изданиях, 4 патента на изобретения, в технических отчетах лаборатории радиальной ковки ПНИТИ г. Пермь, статья в сборнике научно-технических работ «Достижения в трубной промышленности», статья в сборнике научно-технических работ «Перспективные материалы и технологии - 2004».
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и выводов, изложена на 137 страницах машинописного текста, иллюстрирована 44 рисунками и 20 таблицами, включает библиографический список из 121 наименований работ отечественных и зарубежных авторов и приложения на 33 страницах.
